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Conglomerati

tecnologia delle costruzioni


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Conglomerati

Conglomerati: miscele omogenee nelle quali il legante tiene uniti materiali lapidei chiamati inerti o aggregati. Se l'impasto è costituito da cemento, sabbia e acqua si hanno le malte cementizie, se si aggiunge anche ghiaia o pietrisco si ottiene il calcestruzzo. Talvolta alle malte si aggiunge anche calce idraulica, tali malte, si dicono bastarde.

Il cemento normalmente usato nelle malte cementizie è il Portland, anche se il più adatto sarebbe quello a lenta presa. Per quanto riguarda le acque, quelle che hanno una durezza temporanea si possono impiegare anche per le malte idrauliche, mentre i pareri sono discordi a proposito delle acque che hanno una elevata durezza permanente dovuta al solfato di Ca. Infatti, anche se l'acqua di impasto contiene sensibili quantità di solfato di Ca, esse sono sempre di gran lunga inferiori a quelle che vengono aggiunte al cemento per ritardare la presa, e solo se la 838e42i quantità di solfato di Ca contenuta nell'acqua è veramente notevole e se si suppone che il cemento contenga elevate quantità di gesso occorre procedere con precauzione.

L'aggiunta di sabbia a un legante, serve a migliorarne le caratteristiche meccaniche. Il cemento impastato con sola acqua, forma una poltiglia molto fluida detta boiacca che è soggetta a un ritiro piuttosto notevole. Il cemento impastato con acqua e mescolato con sabbia fornisce invece una malta che ha un ritiro notevolmente inferiore alla boiacca. L'aggiunta di sabbia presenta anche un vantaggio economico, in quanto permette di ridurre a un terzo e anche a un quarto la quantità di legante, che è ovviamente il componente più costoso di una malta. Le più importanti caratteristiche di una sabbia da usare per le malte cementizie sono la composizione chimica, la granulometria e la forma dei granuli, che se sono spigolosi anziché arrotondati includono una maggiore quantità di vuoti a parità di volume apparente. La miscela di sabbia e legante deve essere fatta a secco usando sabbia ben asciutta. La quantità di acqua necessaria all'impasto dipende dalla quantità di legante usato. Quando è possibile conviene effettuare l'impasto meccanicamente anziché a mano e ovviamente tra il momento in cui si effettua l'impasto e quello della messa in opera deve intercorrere un tempo inferiore a quello di inizio di presa del legante. Grande importanza riveste la temperatura, perché a basse temperature rallentano o addirittura impediscono la presa della malta, mentre alte temperature la accelerano: la temperatura ideale è fra 15°C e 20°C.  Le malte cementizie si usano soprattutto per i lavori di muratura, di tamponamento e di manutenzione, per riparazioni e per intonaci di fondo.




Il calcestruzzo si ottiene mescolando cemento, materiali lapidei, acqua e talvolta additivi: avvenuto l'indurimento, esso si considera una pietra artificiale. Il cemento può essere normale, ad alta resistenza e rapido indurimento: generalmente si usa il Portland, ma a seconda dell'impiego e dell'ambiente si usano anche i cementi pozzolanici, siderurgici e alluminosi. Gli aggregati che si usano per i calcestruzzi ordinari possono essere naturali (ghiaie e sabbie alluvionali estratte da letti di fiumi o cave) o artificiali (pietrischi e sabbie ottenuti dalla frantumazione di rocce). La sabbia deve essere ben assortita e non deve contenere sostanze organiche o melmose; la ghiaia e il pietrisco devono essere resistenti, non gelivi e non devono contenere impurezze, ed anche il pietrisco artificiale deve provenire dalla frantumazione di rocce compatte. Se gli inerti possiedono sostanze nocive alla presa, essi devono essere lavati con acqua dolce. 

Un semplice saggio per avere indicazioni sulla quantità di impurezze presenti in una sabbia consiste nel mettere la sabbia in esame in una provetta e aggiungere ugual volume di acqua, si chiude poi la provetta e si agita x tre volte a intervalli di dieci minuti. Dopo aver lasciato riposare la miscela per una o più ore, le eventuali impurezze si separano depositandosi sopra la sabbia: se lo strato di impurezze non supera il 3% allora si può usare.

La ricerca di sostanze organiche si può effettuare invece trattando un campione di sabbia con una soluzione di NaOH al 3% e agitando fortemente. Dopo aver lasciato riposare il tutto per 24 ore, si confronta il colore del liquido sovrastante con quello di appositi vetrini di riferimento che consentono di risalire alla quantità di sostanze organiche presenti.

Poiché la resistenza di un calcestruzzo dipende soprattutto dalla sua compattezza, lo spazio vuoto fra gli aggregati, deve essere il minore possibile, un eccesso di elementi fini aumenta la lavorabilità del getto ma richiede una maggiore quantità di cemento a causa della grande superficie da ricoprire, mentre un eccesso di elementi grossi comporta difficoltà di costipamento, in quanto il cemento ricopre la superficie degli inerti ma non riesce a riempire i vuoti fra gli stessi. L'acqua di impasto deve essere limpida, non aggressiva, non deve contenere Sali in percentuali dannose né sostanze nocive come humus, limo,acidi organici, residui zuccherini e non deve provenire da scarichi industriali o civili. Se è disponibile, l'acqua più adatta è quella potabile. Le proporzioni secondo le quali i diversi componenti devono essere miscelati dipendono dalle caratteristiche che il calcestruzzo deve possedere, queste caratteristiche sono: l'omogeneità ( la distribuzione uniforme dei costituenti); la lavorabilità ( l'attitudine alla messa in opera) e la consistenza (stato di maggiore o minore fluidità.

In base alla consistenza i calcestruzzi si classificano in: calcestruzzi a consistenza umida che vengono usati x costruzioni massicce; a consistenza plastica che vengono usati per pavimentazioni o fondazioni; a consistenza fluida che vengono usati per opere comuni. La preparazione del calcestruzzo avviene in apposite centrali di betonaggio. Generalmente il calcestruzzo viene preconfezionato nelle centrali e durante il trasporto nelle autobetoniere si aggiunge ancora acqua. Se il cemento è normale la gettata deve essere effettuata al massimo un'ora dopo la preparazione se invece è a rapida presa dopo non oltre mezz'ora. I getti nelle casseforme devono essere costipati con pestelli automatici o con vibratori e il momento in cui operare il disarmo dipende dalle condizioni climatiche e dalle resistenze che si devono raggiungere.

L'impiego più comune del calcestruzzo riguarda il cemento armato che sui ottiene associando al calcestruzzo un'armatura metallica costituita da barre o da tondini di acciaio dolce o semi duro distribuita nella massa del conglomerato. L'associazione dei due materiali determina ottime proprietà di resistenza del manufatto finale, in quanto il calcestruzzo resiste agli sforzi di compressione e l'armatura metallica a quelli di trazione e flessione. Le caratteristiche che consentono l'abbinamento dei due materiali sono: analogo coefficiente di dilatazione termica, ottima aderenza del cemento all'acciaio, protezione del Fe dal contatto dell'aria e quindi dalla corrosione, assenza di reazioni chimiche fra il calcestruzzo e l'acciaio oltre a quella relativa all'aderenza. Recentemente viene largamente impiegato, sia per la produzione di prefabbricati che per opere in loco, il cemento armato precompresso, che sfrutta ancora meglio le resistenze del calcestruzzo.



Il cemento armato è in grado di resistere abbastanza bene alle conseguenze di un incendio se le temperature massime non superano i 400-600°C e se il conglomerato riesce a proteggere le armature interne in acciaio. Il calcestruzzo è un cattivo conduttore di calore: occorrono alcune ore di esposizione a temperature superiori a 500-600°C perché la massa del conglomerato perda tutta l'acqua che contiene e perché le sue resistenze meccaniche si riducano circa della metà. Nel conglomerato possono verificarsi delle fessurazioni a causa delle tensioni interne determinate dal diverso grado di riscaldamento delle varie zone del manufatto; perciò, quando le strutture sono sottoposte per un certo tempo a temperature dell'ordine di 600°C, occorre esaminarle attentamente per stabilire gli eventuali danni subiti e constatare se possono essere reimpiegate. Se invece la temperatura raggiunge gli 800°C l'edificio è da considerarsi irrecuperabile anche se non si verificano crolli diretti. Il calcestruzzo, il cemento armato e il vetro sono definiti non combustibili dalle N.A.M.C. Nella prova di non combustibilità si riscalda una faccia della parete secondo una precisa curva temperature-tempo e quindi si misura la temperatura sull'altra faccia. La prova si interrompe quando la temperatura misurata raggiunge un valore stabilito: il tempo intercorso fra l'inizio e la fine della prova rappresenta la classe di appartenenza del materiale.

I calcestruzzi leggeri hanno un peso specifico notevolmente inferiore a quello dei calcestruzzi usuali. A seconda del metodo di produzione, il loro peso specifico può variare da 650-1800 kg/m3. I calcestruzzi leggeri si possono ottenere per aerazione, usando inerti leggeri o omettendo nei normali calcestruzzi gli inerti a granulometria più fine. I calcestruzzi areati o cellulari o espansi sono costituiti da cemento al quale vengono aggiunte sostanze in grado di sviluppare gas, cosicché durante l'indurimento la massa gonfia e, presenta una struttura cellulare per effetto delle fittissime microbolle che si sono formate per effetto del gas sviluppatosi, se si aggiungono Zn o Al i polvere, essi reagiscono con la calce sviluppando idrogeno secondo la reazione: 2Al+3Ca(OH)2+6H2Oà3CaO*Al2O3*6H2O+3H2. I calcestruzzi aerati, si possono preparare in cantiere o reperire in commercio sotto forma di pannelli prefabbricati. Quelli prodotti in cantiere si fanno indurire all'aria mentre quelli prefabbricati hanno proprietà migliori in quanto l'indurimento viene effetuato in autoclave sotto pressione. Se si devono preparare manufatti armati, per esempio in lastre, i ferri vengono introdotti negli stampi prima di versare il cemento e,vengono immersi precedentemente in olio o ricoperti di uno strato di bitume. I calcestruzzi con inerti leggeri vengono preparati con inerti porosi. Gli inerti leggeri possono essere naturali o artificiali. La pomice fornisce un prodotto più pesante di altri calcestruzzi leggeri, ma presenta il vantaggio di non subire deformazioni sotto carico e di non essere molto sensibile agli effetti dell'umidità e del calore. L'argilla espansa si ottiene da argille contenenti solfati, carbonati o composti organici. Durante il riscaldamento si sviluppano sostanze gassose e si forma perciò una massa espansa che per successivo raffreddamento solidifica. La perlite e la vermiculite vengono espanse dopo averle macinate, essiccate e quindi sottoposte in forno a elevate temperature. I calcestruzzi con inerti senza parti fini hanno un peso specifico apparente di circa 1500 kg/ m3 n quanto vengono preparati in modo da creare dei vuoti nella massa. L'impasto infatti viene effettuato con cemento e con un inerte monogranulare ottenuto sottoponendo la ghiaia e il pietrisco a una vagliature compresa fra i 20 e i 25 mm. In commercio si trovano elementi, in cemento armato o in calcestruzzo, quali travi, pilastri, pannelli-parete che si possono affiancare e impilare per la produzione di unità abitative. Per la produzione di questi elementi, si ricorre ai conglomerati leggeri che hanno migliori caratteristiche di isolamento termico e acustico e di resistenza al fuoco e ai fenomeni gelivi. Il calcestruzzo e il cemento armato si possono impiegare anche per opere minori, che si possono produrre in cantiere o confezionare come prefabbricati. I componenti per murature vengono prodotti in numerosi tipi, in grado di soddisfare tutte le normali esigenze. I blocchi sono vari per forma, dimensioni, qualità dell'impasto e colore e possono essere pieni o alleggeriti. I componenti per coperture vengono usati per i manti di copertura, che, sono sempre stati realizzati esclusivamente in laterizi. I cementi usati per le coperture possono essere normali o a alta resistenza e la loro lavorazione si effettua a ciclo continuo, stampandoli in apposite forme. Questi materiali sono di ottima qualità per quanto riguarda l'impermeabilizzazione, l'assenza di gelività e la durevolezza e inoltre hanno un costo contenuto. I componenti per pavimentazioni  sono di diverso tipo, a seconda che si debbano usare per interni o per esterni. Per interni hanno avuto particolare fortuna le pavimentazioni alla veneziana, costituite da piccole scaglie di marmo colorato miscelate a malta grassa di cemento e quelle alla palladiana, ottenute cementando con malta di cemento e calce idraulica grosse scaglie di marmo di forma irregolare. Per le pavimentazioni esterne si producono blocchetti di forme caratteristiche, assai varie adatti a ogni tipo di traffico: a seconda dell'impiego si può opportunamente variare la composizione dell'impasto o lo spessore degli elementi. Ricordiamo anche che all'inizio del secolo e fino a qualche decennio fa, ha riscosso grande successo un materiale per l'edilizia commerciato con il nome di eternit o fibronit, formato da un impasto omogeneo di cemento e di amianto a fibra corta. L'amianto è una roccia di natura fibrosa, è assolutamente ininfiammabile, resistente alle elevate temperature e dotata di una notevole resistenza meccanica. I manufatti in eternit univano perciò buone caratteristiche di leggerezza e di coibenza termica e acustica a buone proprietà di resistenza me4ccanica, chimica e al fuoco. Oggi questi prodotti devono essere sostituiti in quanto è stato dimostrato che l'amianto è un agente cancerogeno, per cui è stato emanato un provvedimento di sospensione della produzione di eternit.









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